C++：多态究竟是什么？为何能成为面向对象的重要手段之一？

前言

本篇博客基于VS2019X86环境下，后续关于多态原理相关验证都是基于vsX86环境，而虚表本质上是一个虚函数指针数组，在X86环境下VS编译器会在数组最后放一个unllptr！！

一、多态的概念

 多态指同一个行为，当不同的对象去完成时会产生出不同的状态。比如买票这个行为，当普通人买票时，是全价买票；学生买票时，是半价买票；军人买票时是优先买票。

二、多态的定义及实现

2.1 多态的构成条件

 多态是指不同继承关系的类对象，去调用同一函数，产生了不同的行为。但在继承中要构成多态还有两个条件：

1. 必须通过基类的指针或者引用调用虚函数。
2. 被调用的函数必须是虚函数，且派生类必须对基类的虚函数进行重写。

比如Student继承了Person。Person对象买票全价，Student对象买票半价：

class Person
{
   
   
public:
	virtual void BuyTicket()//被virtual修饰的类成员函数称为虚函数
	{
   
   
		cout << "买票全价" << endl;
	}
};

class Student : public Person
{
   
   
public:
	virtual void BuyTicket()//对基类虚函数重写
	{
   
   
		cout << "买票半价" << endl;
	}
};

void Func(Person& people)
{
   
   
	people.BuyTicket();
}

int main()
{
   
   
	Person p;
	Func(p);//涉及赋值兼容规则
	Student s;
	Func(s);
	return 0;
}

【运行结果】：

2. 2 虚函数

 虚函数：即被virtual修饰的类成员函数称为虚函数。

class Person {
   
   
public:
	//BuyTicket()为虚函数
	virtual void BuyTicket() {
   
    cout << "买票-全价" << endl;}
};

2.3 虚函数的重写

 虚函数的重写(覆盖)：派生类中有一个跟基类完全相同的虚函数(即派生类虚函数与基类虚函数的返回值类型、函数名字、参数列表完全相同)，称子类的虚函数重写了基类的虚函数。

• 派生类的虚函数在不加virtual关键字时，我们认为也构成重写。原因在于，我们认为虚函数的重写继承了基类虚函数的接口，在派生类中重写实现。

class Person {
   
   
public:
	virtual void BuyTicket() {
   
    cout << "买票-全价" << endl; }
};
class Student : public Person {
   
   
public:
	virtual void BuyTicket() {
   
    cout << "买票-半价" << endl; }
	/*注意：在重写基类虚函数时，派生类的虚函数在不加virtual关键字时，虽然也可以构成重写(因
	为继承后基类的虚函数被继承下来了在派生类依旧保持虚函数属性),但是该种写法不是很规范，不建议
	这样使用*/
	/*void BuyTicket() { cout << "买票-半价" << endl; }*/
};
void Func(Person& p)
{
   
   
	p.BuyTicket();
}
int main()
{
   
   
	Person p;
	Student s;
	Func(p);
	Func(s);
	return 0;
}

2.3.1 虚函数重写的例外1：协变(基类与派生类虚函数返回值类型不同)

 派生类重写基类虚函数时，与基类虚函数返回值类型可以不同，但必须是父子类关系的指针或者引用。即基类虚函数返回基类对象的指针或者引用，派生类虚函数返回派生类对象的指针或者引用，称为协变。

class A {
   
   };
class B : public A {
   
   };

class Person 
{
   
   
public:
	virtual A* f() {
   
    return new A; }
};

class Student : public Person 
{
   
   
public:
	virtual B* f() {
   
    return new B; }
};

2.3.2 虚函数重写的例外2：析构函数的重写(基类与派生类析构函数的名字不同)

 如果基类的析构函数为虚函数，此时派生类析构函数只要定义，无论是否加virtual关键字，都与基类的析构函数构成重写。虽然函数名不相同，看起来违背了重写的规则，其实不然，这里可以理解为编译器对析构函数的名称做了特殊处理，编译后析构函数的名称统一处理成destructor。

【实例】：

class Person {
   
   
public:
	virtual ~Person() {
   
    cout << "~Person()" << endl; }
};

class Student : public Person {
   
   
public:
	virtual ~Student() {
   
    cout << "~Student()" << endl; }
};
// 只有派生类Student的析构函数重写了Person的析构函数，下面的delete对象调用析构函
//数，才能构成多态，才能保证p1和p2指向的对象正确的调用析构函数。

int main()
{